唐英姿

（廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院，廣西 南寧 530003）

Labview應(yīng)用軟件提供了一些特殊功能，在仿真、控制、測(cè)量和自動(dòng)化等方面被廣泛應(yīng)用。Labview應(yīng)用軟件也為跨學(xué)科研究提供了平臺(tái)。因此，基于Labview這個(gè)平臺(tái)上研發(fā)出各種不同的虛擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行仿真試驗(yàn)。開放的仿真系統(tǒng)可以連接Labview建立靈活的打開的應(yīng)用程序，不僅可以支持Matlab語言中M腳本，而且能進(jìn)行跨專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研究開發(fā)。也可以與一些常見應(yīng)用軟件直接相連?；贚abview的諸多優(yōu)點(diǎn)，可以在這個(gè)開放的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行傳感器技術(shù)，虛擬仿真儀器技術(shù)、信號(hào)分析和加工處理技術(shù)、工程實(shí)用測(cè)試技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真控制技術(shù)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、機(jī)電一體化機(jī)電工程課程講師。將所有實(shí)驗(yàn)仿真模擬收集的信號(hào)，通過數(shù)據(jù)采集卡裝置將控制信號(hào)傳輸?shù)诫娔X里。基于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)主要由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的單位，每個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)控平臺(tái)課程設(shè)計(jì)的多種實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[1,2]。

1 LabVIEW

Labview是一個(gè)程序開發(fā)控制軟件，由美國國家儀器研究發(fā)展公司研究開發(fā)，其基本發(fā)展環(huán)境類似于C語言，而與其他計(jì)算機(jī)語言存在著顯著差異。眾所周知，其它的計(jì)算機(jī)語言是基于文本語言代碼基礎(chǔ)上，而Labview使用的是圖形編輯器語言，以生產(chǎn)程序框圖的形式工作。在數(shù)據(jù)在可視化的編程環(huán)境下，為開發(fā)者提供一個(gè)開放的平臺(tái)，也可以進(jìn)行多種系統(tǒng)平臺(tái)上仿真開發(fā)系統(tǒng)的模擬。在Labview軟件開發(fā)平臺(tái)上，從具體的實(shí)驗(yàn)仿真電路結(jié)構(gòu)參數(shù)出發(fā)，利用Labview軟件進(jìn)行編程和二次開發(fā)，通過收集外界信息和內(nèi)部環(huán)境信息、實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理，提高處理效率。最后，通過內(nèi)置程序編譯器，利用Labview資料分析軟件工具箱模塊進(jìn)行處理分析，最后通過圖形程序框圖和栩栩如生的界面模塊按鈕，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室模擬仿真的分析。在對(duì)信號(hào)采集和分析，制訂了一套功能齊全、信號(hào)分析準(zhǔn)確、快捷語準(zhǔn)確的仿真平臺(tái)。在Labview系統(tǒng)模擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，直接進(jìn)行數(shù)據(jù)和圖像的放系和傳遞，不僅節(jié)省了時(shí)間，而且也提高了計(jì)算效率，帶來了極大方便，這是其他仿真模擬軟件不能替代的。

2 軟件的結(jié)構(gòu)和規(guī)劃

2.1 軟件結(jié)構(gòu)

在軟件結(jié)構(gòu)分析中，程序結(jié)構(gòu)分為序列結(jié)構(gòu)和分配結(jié)構(gòu)。其中，程序結(jié)構(gòu)中的模塊相互依賴，相互影響和相互制約。在常見的軟件結(jié)構(gòu)中，序列結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是最基本和最常見的程序結(jié)構(gòu)。序列結(jié)構(gòu)通過各種仿真分析模塊進(jìn)行分析。然而對(duì)于程序的并行結(jié)構(gòu)而言，根據(jù)不同仿真分析方法選擇執(zhí)行模塊進(jìn)行分析，同時(shí)通過多個(gè)執(zhí)行模塊進(jìn)行選擇篩模擬。因此，可對(duì)所有文檔進(jìn)行模擬，進(jìn)行獨(dú)立安全瀏覽和選擇。在Labview軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，程序結(jié)構(gòu)和文檔結(jié)構(gòu)，可分別進(jìn)行獨(dú)立計(jì)算和運(yùn)作，快速輸出結(jié)果，如圖1所示。

圖1 簡(jiǎn)化軟件結(jié)構(gòu)圖

2.2 軟件規(guī)劃

信號(hào)開發(fā)和模擬系統(tǒng)中關(guān)于實(shí)驗(yàn)軟平臺(tái)的建設(shè)和開發(fā)主要是通過虛擬信號(hào)發(fā)生器、功能模塊和信號(hào)觀測(cè)分析模塊進(jìn)行操作和傳遞，再通過信號(hào)處理模塊進(jìn)行保存。在眾多模塊當(dāng)中，實(shí)驗(yàn)?zāi)K用于信號(hào)頻域分析和模擬仿真運(yùn)作等分析。信號(hào)接收和發(fā)射處理模塊用于仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸和保存，軟件應(yīng)用程序生成下列規(guī)定：

(1)在實(shí)驗(yàn)仿真模擬分析當(dāng)中，通過安裝仿真模擬軟件，實(shí)時(shí)升級(jí)成最新版本Labview軟件，提供最新最完整的軟件滿足需求。

(2)選鼓勵(lì)使用Labview軟件進(jìn)行編程，增強(qiáng)二次開發(fā)的能力。

(3)常用的函數(shù)和數(shù)據(jù)模塊，使學(xué)生很，掌握Labview軟件，以提高工作效率，加快教學(xué)進(jìn)度。

3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)仿真與調(diào)試

3.1 數(shù)字PID

數(shù)字計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是最常用的統(tǒng)計(jì)方法，也就是通常所說的PID算法。PID算法中的一個(gè)是提高控制器的參數(shù)，設(shè)置對(duì)象需要根據(jù)不同的調(diào)整。然后相應(yīng)的圖形對(duì)象的變化根據(jù)仿真結(jié)果，輸入信號(hào)也可編程控制器和數(shù)據(jù)庫，通過對(duì)屏幕圖形對(duì)象的鼠標(biāo)點(diǎn)擊操作，選擇控制方案。針對(duì)集設(shè)計(jì)中最有限的控制器的方案，計(jì)算機(jī)控制PID數(shù)據(jù)離散較大。此時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)定數(shù)字PID算法不僅壞為零，并且全部的動(dòng)態(tài)性能也不穩(wěn)定，對(duì)象參數(shù)的變化對(duì)環(huán)境影響不是很明顯，需要在同一時(shí)間重新設(shè)置，根據(jù)輸入有限字母控制器，以控制誤差的有限為零或者限制為提取的定值，但所有的輸入表單的有限的控制權(quán)靈活。常見的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的仿真和調(diào)試常見的區(qū)別在于控制器是數(shù)字控制器，控制對(duì)象的性質(zhì)是一個(gè)連續(xù)的對(duì)象，它將需要提供數(shù)字信號(hào)和連續(xù)信號(hào)之間的接口設(shè)備，通常通過調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，直接調(diào)用函數(shù)，選擇模型。

3.2 有限拍設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制器，需要調(diào)整PID數(shù)據(jù)庫，又要改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制的離散性，設(shè)置參數(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)最經(jīng)典的設(shè)計(jì)方法。根據(jù)不同的對(duì)象和施工平臺(tái)，數(shù)字PID算法不僅能使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為零，而且擁有四種典型的不同系統(tǒng)，這樣可以提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。控制器的設(shè)計(jì)是一個(gè)有限拍問題，要求計(jì)算機(jī)輸出為零，也可以根據(jù)算法的程序動(dòng)畫、數(shù)字、文字、桿和其他形式的計(jì)算采取控制在一個(gè)采樣條件下，系統(tǒng)誤差為零。循環(huán)操作時(shí)，根據(jù)有限的系統(tǒng)的輸入信號(hào)來控制運(yùn)算的形式，此時(shí)，設(shè)計(jì)了三種方法進(jìn)行控制。

3.3 感性負(fù)載

在自動(dòng)控制仿真當(dāng)中，目前一般正常工作電流4到7倍。當(dāng)感性負(fù)載電流較小，最大電流額定電流不應(yīng)超過可編程序控制器的電流?？删幊绦蚩刂破骺梢灾苯舆B接負(fù)載，當(dāng)負(fù)載電流越大，需要使用中間繼電器。雖然在TMS320中，使過程模擬的負(fù)載線圈真實(shí)的反應(yīng)模擬結(jié)果，用來存儲(chǔ)信息的編碼結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)代碼。采用C語言，還是行動(dòng)控制系統(tǒng)中的符號(hào)語言，利用晶體管輸出仿真結(jié)果。晶體管輸出，不僅適用于負(fù)載電路系統(tǒng)、動(dòng)力及控制系統(tǒng)，而且也影響繼電器的輸出控制。C5409 C編程可直接用于編程控制，但C編譯器得到一代軟件許可電器輸出信號(hào)后，C源程序文件容易丟失，給后期結(jié)果數(shù)據(jù)的分析對(duì)比增加難度。

3.4 建立數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫是驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫的核心軟件的基礎(chǔ)，操作者在電腦前，通過界面人機(jī)互動(dòng)，傳入指示編程控制器仿真實(shí)驗(yàn)。動(dòng)畫形式和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目反映在屏幕前面的外部鏈接來定義設(shè)備，通過I/O成為新的變量。數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系PC和計(jì)算機(jī)功能的橋梁?；赑LC控制軟啟動(dòng)進(jìn)行縫針，定義每一個(gè)變量名稱，確定相應(yīng)的點(diǎn)型，建立一個(gè)新的控制項(xiàng)目。如一名飛行員在航天器的相應(yīng)控制系統(tǒng)仿真分析中，根據(jù)混合變量數(shù)的要求，輸入一定數(shù)量的信號(hào)可以建立中介模擬分析的視頻動(dòng)畫，為真實(shí)地模擬實(shí)際對(duì)象提供了基礎(chǔ)。在數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)上，實(shí)時(shí)控制數(shù)據(jù)庫采集過程，為仿真模擬分析奠定基礎(chǔ)。

結(jié)論

LabVIEW是一種虛擬儀器軟件，不僅節(jié)省了大量的物理器件，而且也大大提高了編程人員的效率，因而具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)數(shù)字控制的程序?qū)崿F(xiàn)有直觀的認(rèn)識(shí)，不同的控制結(jié)果更加容易分析、比較。本研究的仿真框架，可以方便的利用LabVIEW豐富的硬件設(shè)備交互功能，通過模型和實(shí)物之間的切換，在該平臺(tái)上增加和修改"計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)"的控制原理和實(shí)例，便于對(duì)自動(dòng)化專業(yè)其他課程進(jìn)行研究和探索，真正將仿真這門技術(shù)運(yùn)用到專業(yè)學(xué)習(xí)中來。

[1]尹秉奎，徐敏，黃鎮(zhèn)昌.基于LabVIEW的噪聲測(cè)試分析儀[J].現(xiàn)代制造工程，2006(9):87－89.

[2]葉子郁，朱目成.基于動(dòng)態(tài)鏈接庫的LabVIEW高級(jí)應(yīng)用[J].儀器儀表用戶，2005(2).

[3]賴永泉，王毅，曹銀強(qiáng).基于DLL的虛擬儀器系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2005(4).

[4]羅光坤，張令彌.多通道虛擬動(dòng)態(tài)測(cè)試分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].振動(dòng)測(cè)試與診斷，2007，27(1):40－44.